在实验乞丐版Fusor时观测到的有趣现象
汉斯喵喵2022/03/28原创 核技术与核仪器高电压技术
关键词
静电约束装置
Fusor

       首先声明,这不是个严肃的学术探讨,只是希望能有巨佬看到这个现象以后,提出更多的成因猜想和实验设计,方便进一步的研究。

       这是楼主在隔离期间闲暇无事的作品,用以前设计和定做的真空仓做了一个有点糊弄的fusor装置。结构呈现饼状,外层球笼是用薄紫铜板切割而来,可能是这个装置上为数不多的精致零件;内层球笼是用手头的1mm直径漆包线手工弯制的,不用裸铜线的理由是,用完了;外层球笼和内层球笼的中心位置的距离是7cm,球笼半径大约6mm。实验结果并不坏,至少产生了炫酷的效果哈哈哈。

       另外补充一点,类似的现象在我的挚友,B站ID“米酷二二三三”的IECT实验中也曾经被观测到,与我的实验现象不同的是,他观测到的分层集中在球笼的一侧(而非整体),同时,释放的光为红色,初步判断,这种差异是真空度稍低导致的。

实验细节如下:

       仅旋片泵抽真空的条件下(泵的旋片弹簧有轻微故障,故真空度极限无法达到产品标定的0.1pa,但可以确定装置本身没有漏气),使用20kV的脉冲直流电向中心球笼放电。装置开启时出现分层的光晕,放电不稳定,具体表现为,ZVS输入电压产生波动(电源处电压+-10%,电流出现波动,但初步判断依然和电压呈线性关系),尔后数秒光晕层数减少,放电亦趋于稳定,稳定后,光晕稳定为两层,在一分钟左右的放电中没有显著变化。

       设备存在的问题是,中心球笼使用未刮漆的漆包线,故等离子体聚集在球笼顶部和导线的连接区(在楼主朋友的IECT实验中,类似的现象并没有伴随这种设备缺陷,所以可以判定这种缺陷大概率和主题中的现象无关,但也欢迎大佬们提出异议和分析)。


来自:物理高能技术 / 核技术与核仪器电气工程 / 高电压技术特殊话题:求助动手实践:实验报导
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RodTech
4个月17天前
7楼

当心X光,这个装置全亚克力,还20千伏,看起来x光非常的强,应该十分危险。

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虎哥
3个月14天前 修改于 3个月14天前
13楼
引用coulson21发表于11楼的内容
这是电离波(ionization waves),是阴极附近电子和离子输运产生的非线性等离子体效应,出...

果然专家一看就知道咋回事,上一篇贵校的文章

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coulson21
3个月22天前
11楼

这是电离波(ionization waves),是阴极附近电子和离子输运产生的非线性等离子体效应,出现在强场的直流放电中

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汉斯喵喵作者
4个月19天前
1楼

558392518F3E164B403433A57A14ABC5.jpg

这个是在黑暗环境下拍摄的图片,可以明显看到分层。

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汉斯喵喵作者
4个月19天前
2楼


0BE78F762F7BC67149BB5AC0095F1AC6.mp4 点击下载

从装置启动一直到装置稳定的视频


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Arutoria
4个月19天前
3楼

根据视频展示的放电效果和楼主对“电极根部”放电的描述,比较符合气压较高时fusor放电的状态。这说明装置工作时的压力与楼主所说的旋片泵极限真空(0.1pa)相去甚远,实际的工作压力可能高达数百pa甚至更高

因为从来没在这样的压力下运行过fusor,所以也从未看到过楼主遇到的这种现象

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虎哥
4个月19天前
4楼

为了便于大家了解,希望楼主补充信息:

1、内部的气体仅有低压空气,还是有别的气体。

2、脉冲直流具体是什么东西,是指半波整流后的高频开关电源波形吗。脉冲频率,离子速度与白色等离子圆环壁厚之间是否有关系?

3、如何理解外层球笼和内层球笼的中心位置的距离是7cm,球笼半径大约6mm。意思是外层半径70mm,内层半径6mm,还是外层和内层各自的圆心相距70mm,两者不同心?建议消除歧义。

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汉斯喵喵作者
4个月19天前
5楼
引用虎哥发表于4楼的内容
为了便于大家了解,希望楼主补充信息:1、内部的气体仅有低压空气,还是有别的气体。2、脉冲直流具体是什...

针对第一个问题:本装置不涉及任何同位素气体,完全是对空气进行抽气和放电,主要目的是,消遣,其次是观测极低气压状态下,对空气放电所产生的等离子体形态。

针对第二个问题:这里使用的高压电源是3S锂电推动ZVS再由CRT的高压包放电的,所以的确是半波整流后的高频开关电源波形。这里提到的脉冲频率问题也许对这个放电现象的解释很关键,还需要进一步测试;离子速度需要通过计算才能得到,在控制变量的前提下只研究可以直接测量的电势差和等离子体分层之间的联系,相比于更微观地研究离子速度有更高的容错率。

针对第三个问题:改成不会引起歧义的描述:内外层球笼同心,外层球笼半径76mm,内层球笼半径6mm


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虎哥
4个月17天前
6楼
引用汉斯喵喵发表于5楼的内容
针对第一个问题:本装置不涉及任何同位素气体,完全是对空气进行抽气和放电,主要目的是,消遣,其次是观测...

因为我不是搞等离子体的,所以或许有经验的大佬一眼就知道是怎么回事,又或许是某种很常见的物理现象,而我却不知道。我只是从现象进行一般的推测,可能与离子速度和驱动电源的频率有关,也就是说离子的输运速度受电压脉冲调制,于是出现了疏密相间的分布。要证实/证伪也很简单,调整脉冲频率/电压,观察这些环的半径是否准确的变化。

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RodTech
4个月17天前
7楼

当心X光,这个装置全亚克力,还20千伏,看起来x光非常的强,应该十分危险。

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巨大橘子
4个月15天前
8楼

看起来真空度稍高,但是好像离冷阴极x射线管的真空度还差一些,总之相信大佬肯定已经做了相关射线的检测防护。(说不定紫外线才是比较大头的


白色辉光是比较稀薄的空气,或者是真空环境包含有机物的时候经常出现的,图里的看着有点像空气。


这里的稍高和比较稀薄是相对于那种很便宜的空调维修的油泵一类的来说(标称极限几帕),那种泵抽真空不少需要烘烤除气才能达到图里这种真空度。


另外图看起来真的蛮漂亮的。

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赤藓醇四硝酸酯
4个月5天前
9楼

之前做ZVS,用两端有电极的玻璃导管抽真空通电出现过这样的层状结构,不明白什么原理。而且有时候通电之后出现就会维持,有时候就压根不会出现

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Arutoria
4个月1天前
10楼
引用赤藓醇四硝酸酯发表于9楼的内容
之前做ZVS,用两端有电极的玻璃导管抽真空通电出现过这样的层状结构,不明白什么原理。而且有时候通电之...

楼上指出的现象,应当考虑与等离子体辉光放电管的几个相间的明暗区有关。改变放电气体成分、气压、电压等参数时,某些区域可能会变化或消失。

153746aa8643yrfrsyeh6r.jpg

Screenshot_20220414-190857.jpg

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/watch?v=mJTWrfsNfGw  《Glow Discharge

至于楼主观察到的现象是否与等离子体辉光放电明暗区相关还需等待楼主“调整脉冲电源频率、电压观察环半径变化”实验得出结果后,进一步证明与讨论。

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coulson21
3个月22天前
11楼

这是电离波(ionization waves),是阴极附近电子和离子输运产生的非线性等离子体效应,出现在强场的直流放电中

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coulson21
3个月22天前
12楼

不过很惭愧,即使是等离子体专业的,通常考虑的方程都不包含电离项,所以这个现象实际上不被包括在我们的理论体系中,我对它也知之甚少。个人感觉需要在某个特定的情境下,在双流等离子体方程中加入电离项,应该能出来这个波

或者直接用PIC

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虎哥
3个月14天前 修改于 3个月14天前
13楼
引用coulson21发表于11楼的内容
这是电离波(ionization waves),是阴极附近电子和离子输运产生的非线性等离子体效应,出...

果然专家一看就知道咋回事,上一篇贵校的文章

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20!Dopaminor
3个月3天前
14楼

做成6边形的电离波,就很有AT力场feel了

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